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“电解质溶液中微粒浓度关系"的教学与思考

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:02:06  分类: 总结汇报 手机版


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摘要:“电解质溶液中微粒浓度关系”,是围绕“电解质电离、盐类水解、离子反应、氧化还原反应、平衡移动”等核心概念展开的,溶液中各粒子间浓度存在恒等式关系和大小关系。

关键词: 电解质溶液;微粒;平衡

1 问题的提出

最近,笔者正值对《盐类水解》的教学,而在此之前靖江市名师工作室组织的同课异教活动也是以《离子浓度大小比较》为课题,进而思考对于“电解质溶液中微粒浓度关系”的教学,不仅仅是帮助学生从微粒在溶液中的行为(微粒的数量和相互作用)去思考它们的大小和恒等关系;更要为学生在微观教学中构建平衡观、守恒观的化学学科观念。

2 基础理论

2.1 两个“行为”

电解质溶于水,在水分子的作用下发生电离。故电解质溶液必须认清存在两个“行为”,即溶质行为和溶剂行为。溶液中溶质行为即溶质的溶解与电离的程度,以分子、离子的形式存在;溶剂行为水是微弱地电离,生成H+和OH-;溶质与溶剂间相互作用指微粒之间因相互作用存在或是电离平衡、或是水解平衡、或电离与水解并存。因此,微粒观的培养重点落在深刻理解“微粒之间的相互作用”。如CH3COONa溶液中,溶质行为:CH3COONa完全电离阴离子CH3COO-、阳离子Na+,且水解平衡CH3COO-+H2O CH3COOH+OH ;溶剂行为:H2O H++OH-。

2.2 两个“微弱”

2.2.1 电离理论:

弱电解质的电离是微弱的,发生电离的微粒的浓度大于电离生成的微粒的浓度。如25℃0.1mol/L的如CH3COOH溶液中,CH3COOH的电离度只有1.32%,溶液中存在较大量的H2O和CH3COOH分子。H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)》c(CO32-)(多元弱酸第一步电离程度远远大于第二步)

2.2.2 水解理论:

水解也是微弱的,发生水解的微粒的浓度大于水解生成的微粒的浓度。

有人会认为微粒浓度的比较还是从守恒出发,根据溶液中存在的物料守恒或电荷守恒分析粒子浓度的大小更具有理论的依托性,笔者却认为学生如果不具备对电解质溶液的认知分析,不能认知溶质、溶剂的存在形式,以及溶质与溶剂之间发生的作用用反应表示出来,又如何确定微粒间粒子构成,守恒式又怎能表示?自然也无从利用守恒法去分析粒子浓度的大小。所以,教师在教学时,与其带着学生去兜圈子,不如贯穿“两个行为、两个理论”,通过电离或水解表示出溶质与溶剂的相互作用,至始至终认识到发生反应微粒是大于生成微粒的,适时的考虑水提供的H+与OH-。

3 “微粒观”形成解决问题的思路

【例1】在Na2CO3溶液中下列关系不正确的是 ( )

A. c(Na+) > c(CO32-) >c(OH-)>c(HCO3-)

B. c(Na+) +c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+ 2c(CO32-)

C. c(Na+) =2c( HCO3-) +2c(CO32-) +c(H2CO3)

D. c(OH-)=c(HCO3-)+c(H+)+ c(H2CO3)

解析过程:在解答此题时,应先明确溶液中粒子的构成。溶质行为完全电离出Na+、CO32-且因为CO32-部分水解,故c(Na+) > c(CO32-);微弱的水解反应如下CO32-+H2O HCO32-+OH-,HCO3-+H2O H2CO3+OH-,根据水解理论,发生水解的粒子大于产物粒子,第一主产物粒子有两个OH- 、HCO3-,因溶剂水电离OH-, c(OH-)>c(HCO3-);第二次产物有 H2CO3, c(OH-)>c(HCO3-) >c(H2CO3) ,A正确。所谓电荷守恒就是溶液中的阳、阴离子的正负电荷总数相等,B正确。物料守恒在该溶液中Na:C=2:1,故C正确。任何溶液中溶剂行为水电离出的H+与OH-浓度相等的,可以用思维导图帮助理解如下:

H2O

从思维导维很直观的“看到”微观粒子的作用, 生成1molH2CO3消耗2mol H+,故D中c(H2CO3)前缺少2。D不正确。质子守恒原理是水电离出H+与OH-相等,也有人认为可以利用电荷守恒、物料守恒式通数学运算消除Na+,得综合式就是质子守恒。这不失一个具有逻辑演算的好方法,可学生由于不理解,因将物料守恒或电荷守恒写错,自然导致质子守恒错误大有人在。所以,作为高二初学者,少一份投机取巧,多一份深入理解,更能突破了学习的障碍。

立足平衡观,找到探讨水溶液中粒子间相互作用的入手点和落脚点,形成解决问题的整体思路,从“微粒观”入手,本节课根据知识间的层级关系,强调以“微粒观”解决问题的逻辑顺序:溶质的种类→单一溶质(或混合溶质) →溶质微粒的存在形式→微粒在溶液中的行为→电离或水解或电离和水解并存→微粒浓度大小关系。教师要善于从“微粒观”的角度建构溶液核心知识结构,利用“平衡观”分析电解质溶液中各种离子间的相互作用,有效地丰富学生的微观认识,培养学生综合能力,提升学生的化学素养。

参考文献

[1] 贺新.高三总复习中思维训练和能力培养的策略[J].中学化学教学参考,2012(11):43—45

[2] 保志明.《化学反应原理》模块中盐类水解的教学设计[J].化学教学,2007(10):30—31

[3] 毕华林,杜明成.基于化学基本观念构建的教科书设计[J].化学教育,2007(10):11—12

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